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    发布日期:2017-5-2


    抽真空更换油浸式变压器蝶阀检修工艺的改进研究

    摘 要:油浸式变压器是电力系统的中枢设备之一。由于变压器运行时间长及环境因素等的影响,变压器局部附件出现漏渗油现象较为严重。据统计,变压器蝶阀渗漏油所占比重居首,主要原因是密封垫的材质、安装工艺以及运行时间长导致的密封垫老化。若不及时处理,将影响变压器安全稳定运行。本文介绍了油浸式变压器在不完全放油的情况下,采用抽真空技术来更换漏渗油蝶阀的技术。该项技术在变压器抢修和检修过程中得到广泛应用。

    关键字:变压器 蝶阀 漏油 抽真空


    1 传统检修工艺流程及局限性

    1.1 传统检修工艺流程

    按照传统检修工艺要求,处理变压器蝶阀渗漏油缺陷必须将变压器退出运行,把本体内的油放掉,使油位低于需更换的蝶阀。若渗漏油蝶阀位于变压器下部,则需放掉本体内全部油,再更换蝶阀。按照企标DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》的规定要求,处理缺陷需要对变压器抽真空、静止、注油、做试验等,简要流程如图1所示。

    图1 传统检修工艺简易流程

    1.2 传统检修工艺的局限性

    对于大型油浸式变压器,本体变压器油重约60t,以8t/h的放油速度放完变压器中的油将耗时约8h,损坏部件处理耗时大约2h,抽真空耗时大约12h,注油与滤油同步,以5t/h的流量注满整个变压器将耗时12h,再加上试验、投运时间,传统的检修工艺处理该缺陷大约耗时5天时间,很大程度上降低了劳动效率,增加了运维成本。传统的检修工艺更换蝶阀需要较大的场地,无形中增加了变压器油对人身和环境的污染和危害。由于变压器停运时间较长,电网以非正常方式运行的时间也会较长,这容易引发其他设备出现过负荷发热现象,降低了电网运行的可靠性。

    2 改进检修工艺理论分析

    2.1 数学理论建模

    根据流体静力学的基本方程可知,由于管道S2(见图2)直接暴露在空气中,所以它受到大气的压力为F1=P0×s2(P0为标准大气压,s2为渗油管道截面积)。由于变压器与管道S2存在高度差,根据流体力学中汞柱试验可知,在管道S2处存在压力:F2=ρgls2(ρ为变压器油的密度,g=9.8N/kg,l为变压器油面相对高度,可以现场测量)。在管道S2处之所以会渗油,是因为F2>F1。要想解决管道S2处的渗油现象,就要补偿F2与F1之间的差额,即补偿方程P1=(ρgl-P0)s2/s3成立(P1为外加补偿压强,s3为真空泵对接管道等效面积)。外加补偿压强P1可以用真空泵对变压器抽真空获得(如图2)。因此保证更换蝶阀过程中油不从管接头流出的压力补偿方程为:

    P1=(ρgl-P0)s2/s3     (1)

    图2 油浸式变压器压力补偿模型图

    2.2 变压器本体临界高度分析

    若要方程(1)成立,就要满足P1≥0,即ρgl≥P0。当ρgl=P0时,达到临界状态,这时可以求出l=P0/ρg。对于我们所研究的变压器而言,l约为12米。当变压器油面达到12米时,从理论上说,变压器油面在管道S2处建立的压力与大气压在管S2处建立的压力处于平衡状态,变压器不会渗油;当变压器油面高度大于12米时,表示变压器油在管道S2处建立的压力大于大气压在管道S2处建立的压力,此时若不对变压器抽真空补偿压强P1,变压器在内部压力的作用下则会渗油;当变压器油面高度小于12米时,表示变压器油在管道S2处建立的压力小于大气压在管道S2处建立的压力,此时若不对变压器油进行加压,大气压就会压着空气进了管道,也会出现变压器渗油现象。我们所更换的变压器渗油附件缺陷,都是在渗油时间较长的情况下进行的,也就是说变压器油枕中已经进了空气,内部存在一定的大气压强,所以,即便变压器油的高度小于12米,我们还要进行抽真空来降低油枕或本体中的压力,以使变压器油在竖直方向上保持平衡。

    2.3 影响变压器油面高度的参数分析

    由方程(1)可知,在l和s3一定的情况下,外加补偿压强P1和渗油管道面积s2成正比,也就是说压力越大可更换渗油管道的面积越大。考虑到变压器油运动粘度对s2也有一定影响,所以在更换不同面积管道时,选用不同的外加补偿压强。在实际现场操作过程中,一般拆除变压器本体瓦斯后,连接真空泵对变压器进行抽真空。

    3 改进检修工艺现场实际应用

    3.1 现场缺陷确定

    以220kV、180MVA强油风冷主变为例,缺陷确定为3号散热片下部潜油泵与本体连接蝶阀渗漏油,经过现场勘查,需要更换该蝶阀,如图3所示。

    图3 强油风冷主变需要更换的蝶阀

    3.2 现场工器具准备

    此次检修工作需要现场准备真空泵一台,滤油机一台,储油罐(10t)一个。

    3.3 现场检修操作方法

    3.3.1 主变本体放油

    将所有设备电源都接好,调试设备使之正常运行。将滤油机进油管接到主变注放油阀门上。出油口利用管路接入油罐。关闭储油柜出油口蝶阀。打开主变注放油阀门放油,放油的同时打开主体瓦斯放气塞。当油面降到主体油箱顶部向下300-400mm时,停止放油。

    3.3.2 检修设备连接

    拆除主体瓦斯。将储油柜侧用封板封好。在主体主联管处接入真空机管路。

    3.3.2 更换渗漏油蝶阀

    首先关闭所要更换组的冷却器上部蝶阀,启动真空泵对主体抽真空,抽真空的同时打开所要更换组的冷却器上部集油管放气塞,利用真空作用将所更换的散热片冷却器内的油全部抽回到本体,真空度保持在0.04-0.06MPa之间。重新关闭潜油泵两侧的蝶阀,准备好施工工具及专用工具(1×200mm不锈钢插板)。拆除蝶阀螺栓,将全部螺栓拆除后,用插板慢慢插入本体联管与蝶阀之间(如图4),同时将旧蝶阀慢慢移出。在移出旧蝶阀的同时,将准备好的新蝶阀快速地安装上去(因冷却器侧蝶阀已没油,可随意更换)。更换完毕后,将相关设备联接到位;打开所更换组的散热器冷却器上部阀门,破除真空度;联通本体与开关联通片,对主体及开关进行抽真空(不少于10h)。真空度上来后,打开所更换组的蝶阀。破除真空度,联接有载开关管路,联接主体瓦斯;从储油柜向本体补油;调整油位、排气、静放48小时,然后进行试验、运行。

    图4 专用工具使用示意图

    3.4 改进后效果分析

    3.4.1 改进后的检修工艺(见图5)

    图5 改进后检修工艺步骤

    3.4.2 改进后的耗时分析

    大型变压器在微量放油的情况下抽真空,连接外部抽真空设备耗时大约2h,保持真空度耗时大约0.5h,损坏部件处理耗时大约2h,因此,改进后的检修工艺总共耗时4.5h,在一天的时间内完全可以使变压器投运,大大减少了变压器非正常运行时间。

    3.4.3 改进后的环保角度分析

    通过抽真空更换变压器漏(渗)油附件,减少了因变压器油大量流失造成的环境污染,缩短了检修人员直接接触变压器油的时间,对人身和环境起到了保护作用。

    3.4.4 改进后的经济效益分析

    通过抽真空更换变压器漏(渗)油附件,减少了变压器的停电时间,避免了变压器油的流失,节约了人力、物力和财力。

    3.4.5 改进后的安全角度分析

    缩短了变压器非正常运行时间,减少了过负荷现象的发生,避免了其他设备发热损坏,保证了电网的安全可靠稳定运行。

    3.5 改进后检修工艺注意事项

    (1)操作前,校验压力表及真空表是否准确,认真检查真空泵的工作状态是否良好,应保证在更换蝶阀过程中真空泵不会因突发事故而停止工作。

    (2)操作人员应有丰富的变压器现场安装经验,而且操作熟练。

    (3)抽真空前油箱及附件上所有放气塞必须旋紧,保证油箱的密封性。

    (4)在更换原蝶阀前必须准备好新蝶阀及其紧固件、扳手、螺丝刀等工具,并且更换蝶阀的速度要快。

    (5)为安全起见,操作人员操作时,要凭经验判断在当时的油箱真空状态下更换阀门的可操作性。如蝶阀螺栓松开后,若阀门靠真空能够被吸在油箱法兰上而不漏油,可继续更换工作,否则应停止操作,查找原因。

    (6)更换多块阀门时,每一次更换前必须将真空度提高至规定值。

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